ERYTHROPOIESIS: TAHAP DAN CIRI-CIRI MEREKA, PERATURAN, PERANGSANG - BIOLOGI - 2025

The erythropoiesis adalah proses di mana sel-sel darah merah atau eritrosit terbentuk. Sel-sel darah ini, pada manusia, mempunyai jangka hayat rata-rata 4 bulan dan tidak dapat membiak sendiri. Oleh kerana itu, eritrosit baru mesti dibuat untuk menggantikan mereka yang mati atau hilang dalam pendarahan.

Pada lelaki, jumlah sel darah merah kira-kira 54 juta per mililiter, sementara pada wanita sedikit lebih rendah (48 juta). Kira-kira 10 juta eritrosit hilang setiap hari, jadi jumlah yang serupa mesti diganti.

Darah manusia, eritrosit atau sel darah merah dan dua sel darah putih. Diambil dan diedit dari: Viascos.

Erythrocytes terbentuk dari eritroblas nukleus yang terdapat di sumsum tulang merah mamalia, sementara di vertebrata lain mereka dihasilkan terutamanya di buah pinggang dan limpa.

Apabila mereka mencapai akhir zaman, mereka berpecah; maka sel yang disebut makrofag merangkumi mereka. Makrofag ini terdapat di hati, sumsum tulang merah, dan limpa.

Apabila sel darah merah musnah, zat besi dikitar semula untuk digunakan lagi, sementara selebihnya hemoglobin diubah menjadi pigmen empedu yang disebut bilirubin.

Erythropoiesis dirangsang oleh hormon yang disebut eritropoietin, tetapi prosesnya diatur oleh faktor-faktor yang berbeza, seperti suhu, tekanan oksigen, antara lain.

Tahap dan ciri-cirinya

Pada organisma dewasa, eritropoiesis berlaku di tempat khusus di sumsum tulang merah yang disebut pulau eritroblastik. Untuk pembentukan eritrosit, beberapa proses mesti terjadi, mulai dari percambahan sel hingga pematangan sel darah merah, melewati berbagai tahap pembezaan sel.

Ketika sel mengalami pembelahan mitosis, ukuran dan nukleusnya berkurang, serta pemeluwapan dan hemoglobinisasi kromatin. Selain itu, mereka menjauh dari kawasan asal.

Pada peringkat akhir mereka akan kehilangan nukleus dan organel lain dan akan memasuki peredaran darah, berpindah melalui pori-pori sitoplasma sel endotel.

Beberapa pengarang membahagikan keseluruhan proses eritropoiesis menjadi dua fasa, yang pertama dari percambahan sel dan pembezaan; sementara yang lain membahagikan proses berdasarkan ciri spesifik sel pada setiap tahap, ketika diperhatikan dengan noda Wright. Berdasarkan yang terakhir, tahap eritropoiesis adalah:

Unit pembentuk koloni 1-pecah

Mereka adalah sel pertama yang sensitif terhadap eritropoietin, sebilangan pengarang menyebutnya progenitor myeloid, atau juga BFU-E, untuk singkatannya dalam bahasa Inggeris. Mereka dicirikan dengan menyatakan antigen permukaan seperti CD34, serta kehadiran reseptor eritropoietin dalam jumlah yang rendah.

Sel pembentuk koloni 2-Erythroid

Disingkat dalam bahasa Inggeris sebagai CFU-E, mereka mampu menghasilkan koloni eritroblas kecil. Ciri lain sel ini adalah bahawa jumlah reseptor eritropoietin jauh lebih tinggi daripada unit pembentuk koloni pecah.

3-Proerythroblasts

Dianggap sebagai tahap pematangan pertama eritrosit. Mereka dicirikan oleh ukurannya yang besar (14 hingga 19 µm menurut beberapa penulis, hingga 25 µm menurut yang lain). Nukleus berbentuk bulat dan juga menyajikan nukleoli dan kromatin yang banyak.

Dianggap sebagai tahap pematangan pertama eritrosit. Mereka dicirikan oleh ukurannya yang besar (14 hingga 19 µm menurut beberapa penulis, hingga 25 µm menurut yang lain). Nukleus besar, bulat, dengan kromatin disusun dalam bentuk filamen dan 2 atau 3 nukleoli.

Pada peringkat ini, pengambilan besi plasma bermula. Mereka mempunyai separuh hayat 20 jam, untuk mengatasi mitosis ke tahap seterusnya.

4-eritroblas Basofilik

Juga disebut normoblas, mereka lebih kecil daripada pendahulunya. Sel-sel ini berwarna biru dengan pewarnaan penting, iaitu sel-sel basofilik. Nukleus terkondensasi, nukleoli telah hilang dan mereka mempunyai sebilangan besar ribosom. Pada peringkat ini sintesis hemoglobin bermula.

Pada awalnya mereka dikenali sebagai eritroblas basofilik Jenis I dan setelah pembelahan mitosis mereka berubah menjadi Jenis II, yang tetap basofil dan menunjukkan sintesis hemoglobin yang lebih besar. Tempoh anggaran kedua-dua sel, bersamaan, sama dengan proerythroblast.

Hemoglobin. Diambil dan diedit dari: Zephyris di Wikipedia bahasa Inggeris.

Eritroblas 5-polikromatofilik

Mereka terbentuk oleh pembahagian mitotik eritroblas basofilik jenis II dan merupakan sel terakhir dengan keupayaan untuk membahagi dengan mitosis. Ukurannya berkisar antara 8 hingga 12 µm, dan mereka mempunyai inti yang bulat dan pekat.

Sitoplasma sel-sel ini berwarna kelabu plumbum dengan noda Wright. Ia mempunyai kepekatan hemoglobin yang tinggi dan jumlah ribosom tetap tinggi.

6-Eritroblas ortokromatik

Warna sel-sel ini berwarna merah jambu atau merah kerana jumlah hemoglobin yang mereka ada. Ukurannya sedikit lebih kecil daripada ukuran pendahulunya (7 hingga 10 µm) dan ia mempunyai nukleus kecil, yang akan dikeluarkan oleh eksositosis ketika sel-sel matang.

7-Reticulosit

Mereka dibentuk oleh pembezaan eritroblas ortokromatik, kehilangan organel dan mengisi sitoplasma mereka dengan hemoglobin. Mereka kekal di sumsum tulang merah selama dua hingga tiga hari sehingga mereka berhijrah ke darah di mana mereka akan menyelesaikan pematangannya.

8-Erythrocytes

Mereka adalah unsur terbentuk matang, produk akhir dari eritropoiesis dan yang terbentuk oleh pematangan retikulosit. Mereka mempunyai bentuk biconcave kerana ketiadaan inti dan interaksi antara sitoskeleton eritrosit dan dua protein yang disebut spektrin dan aktin.

Mereka adalah sel darah yang paling banyak, mereka terbentuk dari retikulosit. Pada mamalia, mereka mempunyai bentuk biconcave kerana ketiadaan inti dan interaksi antara sitoskeleton eritrosit dan dua protein yang disebut spektrin dan aktin. Pada vertebrata lain mereka membulat dan mengekalkan inti.

Proses eritropoiesis. Diambil dan diedit dari A.mikalauskas di Wikipedia bahasa Lithuania

Peraturan eritropoiesis

Walaupun eritropoietin merangsang pembentukan sel darah merah untuk meningkatkan keupayaan membawa oksigen darah, terdapat beberapa mekanisme asas untuk mengatur pembentukan ini, termasuk:

Tekanan oksigen

Kepekatan oksigen dalam darah mengatur eritropoiesis. Apabila kepekatan ini sangat rendah dalam aliran darah ke ginjal, pengeluaran sel darah merah dirangsang.

Kepekatan tisu O2 yang rendah ini boleh berlaku disebabkan oleh hipokemia, anemia, iskemia ginjal atau apabila pertalian hemoglobin dengan gas ini lebih tinggi daripada biasa.

Miescher, pada tahun 1893, adalah orang pertama yang menunjukkan hubungan antara hipoksia tisu dan eritropoiesis. Walau bagaimanapun, hipoksia ini tidak secara langsung merangsang sumsum tulang untuk menghasilkan sel darah merah, seperti yang disarankan oleh Miescher. Sebaliknya, ia mendorong buah pinggang untuk menghasilkan hormon eritropoietin.

Pengeluaran eritropoietin kerana hipoksia tisu diatur secara genetik, dan reseptor yang mengesan hipoksia seperti itu terdapat di dalam ginjal. Pengeluaran eritropoietin juga meningkat kerana penurunan tekanan separa oksigen tisu berikutan pendarahan.

Sel-sel yang membuat eritropoietin terdapat di buah pinggang dan hati. Peningkatan pengeluaran hormon ini semasa anemia disebabkan oleh peningkatan jumlah sel yang menghasilkannya.

Testosteron

Testosteron secara tidak langsung mengatur eritropoiesis, dengan mengatur kadar zat besi dalam darah. Hormon ini bertindak secara langsung pada tindakan protein sitoplasma yang disebut BMP-Smad (protein morfogenetik tulang-Smad untuk akronimnya dalam bahasa Inggeris) pada hepatosit.

Oleh kerana tindakan testosteron, transkripsi hepcidin ditekan. Hepcidin ini mencegah masuknya zat besi dari sel ke dalam plasma dari makrofag yang mengitar semula zat besi, yang menyebabkan penurunan zat besi darah secara drastik.

Apabila hipoferremia terjadi akan terjadi penghambatan eritropoietin, kerana tidak akan ada zat besi untuk penghasilan eritrosit.

Suhu

Suhu telah terbukti memberi kesan pada eritripoiesis. Pendedahan pada suhu yang sangat rendah menyebabkan keperluan menghasilkan haba pada kain.

Ini memerlukan peningkatan jumlah eritrosit untuk membekalkan oksigen ke tisu periferal. Namun, tidak sepenuhnya jelas bagaimana peraturan jenis ini berlaku.

Peraturan paracrine

Nampaknya, terdapat pengeluaran eritropoietin oleh neuron sistem saraf pusat, untuk melindungi diri mereka dari kerosakan iskemia dan apoptosis. Walau bagaimanapun, saintis belum dapat membuktikannya.

Ejen perangsang eritropoiesis

Ejen perangsang eritropoiesis (ESA) adalah agen yang bertanggungjawab untuk merangsang pengeluaran eritrosit. Erythropoietin adalah hormon yang secara semula jadi bertanggungjawab dalam proses ini, tetapi terdapat juga produk sintetik dengan sifat yang serupa.

Erythropoietin adalah hormon yang disintesis terutamanya di buah pinggang. Semasa peringkat awal perkembangan, hati juga terlibat dalam pengeluaran aktif eritropoietin. Namun, ketika perkembangan berjalan, badan yang terakhir berperanan kurang dalam proses tersebut.

Eritrosit mula menyebarkan reseptor untuk eritropoietin pada permukaan membran. Erythropoietin mengaktifkan rangkaian lata transduksi isyarat antar sel yang pada mulanya menghasilkan sintesis hemoglobin dan menyebabkan retikulosit bertindak lebih cepat dan dilepaskan ke dalam peredaran.

ESA buatan

ESA buatan dikelaskan kepada generasi (pertama hingga ketiga), bergantung pada tarikh ia dibuat dan dipasarkan. Mereka secara struktural dan fungsional serupa dengan eritropoietin.

ESA generasi pertama dikenali sebagai epoetin alpha, beta dan delta. Dua yang pertama dihasilkan melalui pengumpulan semula dari sel haiwan dan mempunyai jangka hayat sekitar 8 jam di dalam badan. Epoetin delta, sebahagiannya, disintesis dari sel manusia.

Darbepoetin alfa adalah ESA generasi kedua, dihasilkan dari sel hamster Cina menggunakan teknologi yang disebut DNA rekombinan. Ia mempunyai separuh hayat lebih daripada tiga kali ganda daripada ESA generasi pertama. Seperti epoetin, beberapa atlet berprestasi tinggi telah menggunakan darbepoetin sebagai kaedah doping.

Aktivator Penerima Erythropoetin berterusan, atau CERA untuk akronimnya dalam bahasa Inggeris, adalah nama generik untuk ESA generasi ketiga. Mereka tidak berusaha mensimulasikan struktur dan fungsi eritropoietin, tetapi bertindak dengan merangsang reseptornya, sehingga meningkatkan kesannya.

Separuh hayatnya adalah beberapa minggu dan bukannya berjam-jam, seperti ubat sebelumnya. Digunakan secara komersial sejak tahun 2008, namun penggunaannya secara haram dalam aktiviti sukan sejak dua hingga tiga tahun sebelum pengkomersialannya sah.

Eritropoiesis yang tidak berkesan

Eritropoiesis tidak berkesan atau tidak berkesan berlaku apabila sel darah merah yang terbentuk rosak dan biasanya musnah sebelum atau tidak lama selepas meninggalkan sumsum tulang.

Eritropoiesis yang tidak berkesan mungkin disebabkan oleh kecacatan dalam sintesis asid nukleik, kumpulan heme, atau globin. Kecacatan ini menyebabkan pelbagai jenis anemia.

Kecacatan dalam sintesis asid nukleik

Dalam kes ini, terdapat kekurangan asid folik dan cobalamin, sintesis DNA dihambat dalam nukleus sel-sel promoter eritrosit, sehingga mereka tidak dapat membahagi secara mitotik. Sitoplasma, sebahagiannya, meningkatkan jumlahnya (makrocytosis), yang berasal dari sel besar yang disebut megaloblast.

Dalam kes-kes ini, satu siri anemia yang disebut anemia megaloblastik berasal, yang mana yang paling biasa adalah anemia yang merosakkan. Dalam penyakit ini tidak ada penyerapan vitamin B12 dalam usus kecil.

Penyebab lain dari anemia megaloblastik termasuk penyakit pencernaan, malabsorpsi, kekurangan asid folik, dan kerana ubat-ubatan tertentu.

Gejala anemia jenis ini termasuk pucat yang tidak normal, mudah marah, kehilangan selera makan, cirit-birit, kesukaran berjalan, atau kelemahan otot. Bergantung pada penyebabnya, ia boleh dirawat dengan suplemen vitamin atau asid folik.

Kecacatan dalam sintesis kumpulan heme

Eritropoiesis yang tidak berkesan kerana kekurangan sintesis zat besi boleh menyebabkan dua jenis anemia; anemia mikrositik kerana kekurangan zat besi dan anemia sideroblastik.

Anemia mikrositik dikenali sebagai kumpulan anemia yang dicirikan oleh sel darah merah kecil dan pucat, mereka boleh mempunyai asal-usul yang berbeza, termasuk talasemia dan eritropoiesis yang tidak berkesan.

Pada anemia sideroblastik, kadar zat besi dan hemosiderin sangat tinggi. Haemosiderin adalah pigmen kuning yang berasal dari hemoglobin dan muncul ketika tahap logam berada di atas normal. Anemia jenis ini menyebabkan kematian basofil di sumsum tulang merah dan tidak ada sintesis hemoglobin.

Anemia kekurangan zat besi. Diambil dan diedit dari: Erhabor Osaro (Profesor Madya).

Ia disebut anemia sideroblastik kerana eritrosit berkembang secara tidak normal kerana pengumpulan zat besi dalam bentuk butiran, menerima nama sideroblas. Anemia sideroblastik boleh menjadi kongenital atau boleh menjadi sekunder dan mempunyai sebab yang berbeza.

Kecacatan dalam sintesis globin

Dalam kes ini, anemia sel sabit dan talasemia beta berlaku. Anemia sel sickle juga dikenali sebagai anemia sel sabit. Ia dihasilkan oleh mutasi genetik yang membawa kepada penggantian asid glutamat untuk valin semasa sintesis beta globin.

Oleh kerana penggantian ini, pertalian hemoglobin untuk oksigen menurun dan terdapat atrofi eritrosit, memperoleh bentuk sabit dan bukannya bentuk cakera biconcave yang normal. Pesakit dengan anemia sel sabit rentan terhadap infeksi mikro dan hemolisis.

Talasemia adalah penyakit yang disebabkan oleh pengekodan genetik α- dan β-globin yang tidak mencukupi yang menyebabkan kematian awal eritrosit. Terdapat sekitar seratus mutasi yang berbeza yang dapat menyebabkan talasemia dengan tahap keparahan yang berbeza-beza.

Rujukan

1. Erithropoiesis. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Penghasilan eritrosit dari sel CD34 ⁺ darah tali pusat. Tesis Kedoktoran. Universiti Autonomi Barcelona. Sepanyol.
3. H. Parrales (2018). Fisiologi eritropoiesis. Dipulihkan dari cerebromedico.com.
4. Anemia. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
5. Ejen perangsang Erithropoiesis. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
6. Erithropoiesis tidak berkesan. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.